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Die Erfindung betrifft einen Motor für eine Brennkraftmaschine, wobei der Motor eine Anzahl Zylinder aufweist sowie ein Kurbelgehäuse aufweisend eine Kammerwand, eine Buchsen-Aufnahmefläche, wobei wenigstens ein Zylinder der Anzahl Zylinder aufweist: einen Zylinderinnenraum, aufweisend eine Innenraumabschlussebene, einen Zylinderkopf, aufweisend einen tangential umlaufenden Kopf-Zentrierbund, eine Zylinderlaufbuchse, aufweisend einen tangential umlaufenden Buchsen-Zentrierbund, der um einen Bund-Abstand in axialer Richtung von einer Buchsenabschlussebene beabstandet ist, wobei die Zylinderlaufbuchse durch den Buchsen-Zentrierbund in axialer Richtung zwischen der Buchsen-Aufnahmefläche und dem Zylinderkopf gehalten wird, und die Zylinderlaufbuchse durch den Buchsen-Zentrierbund in radialer Richtung gegen die Kammerwand gehalten wird.
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Die Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine mit dem Motor.
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Zylinder in Brennkraftmaschinen, insbesondere Konzepte zum Befestigen von Zylinderlaufbuchsen und zum Kühlen von Zylindern, sind allgemein bekannt.
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DE 2945249 C2 beschreibt eine Zylinderlaufbuchse für die zwischen einem Zylinderkopf und einer Kurbelwelle sich erstreckende Zylinderbohrung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei welcher zwischen einem äußeren, dem Zylinderkopf zugekehrten Laufbuchsenabschnitt und einem inneren, der Kurbelwelle zugekehrten, ohne Wärmekontakt frei in die Zylinderbohrung ragenden Laufbuchsenabschnitt ein radial nach außen vorstehender Abstützbund vorgesehen ist und dieser Bund zur Anlage an einer zwischen den Stirnseiten der Zylinderbohrung angeordneten, radial nach einwärts vorspringenden Anschlagfläche zur Anlage kommt, und bei welcher ferner der äußere Laufbuchsenabschnitt durch ein Kühlmittel kühlbar und die obere Stirnseite verbrennungsgasdicht gegen den Zylinderkopf abdichtbar ist.
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Das Konzept ist noch verbesserungswürdig, insbesondere hinsichtlich eines einfachen und verschleißarmen Aufbaus sowie der Effektivität der Kühlung.
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An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen Motor für eine Brennkraftmaschine mit einem verbesserten Zylinder anzugeben, der die eingangs dargestellten Probleme adressiert.
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Die Aufgabe, betreffend den Motor, wird durch die Erfindung mit einem Motor des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung geht aus von einem Motor für eine Brennkraftmaschine, wobei der Motor eine Anzahl Zylinder aufweist sowie ein Kurbelgehäuse aufweisend eine Kammerwand, eine Buchsen-Aufnahmefläche, wobei wenigstens ein Zylinder der Anzahl Zylinder aufweist: einen Zylinderinnenraum, aufweisend eine Innenraumabschlussebene, einen Zylinderkopf, aufweisend einen, insbesondere tangential umlaufenden, Kopf-Zentrierbund, eine Zylinderlaufbuchse, aufweisend einen, insbesondere tangential umlaufenden, Buchsen-Zentrierbund, der vorzugsweise um einen Bund-Abstand in axialer Richtung von einer Buchsenabschlussebene beabstandet ist, wobei die Zylinderlaufbuchse durch den Buchsen-Zentrierbund in axialer Richtung zwischen der Buchsen-Aufnahmefläche und dem Zylinderkopf gehalten wird, und die Zylinderlaufbuchse durch den Buchsen-Zentrierbund in radialer Richtung gegen die Kammerwand gehalten wird.
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Erfindungsgemäß ist bei dem Zylinder vorgesehen, dass die Zylinderlaufbuchse vollständig innerhalb des Zylinderinnenraums angeordnet ist, insbesondere um einen Buchsen-Versatz in axialer Richtung von der Innenraumabschlussebene beabstandet ist, und zwischen der Kammerwand und einer aus einer Buchsen-Mantelfläche und Kopf-Mantelfläche gebildeten Gesamtmantelfläche ein mit einem Kühlmedium durchströmbarer Kühlraum gebildet wird, der in axialer Richtung durch den Kopf-Zentrierbund und den Buchsen-Zentrierbund begrenzt wird.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die hängende Befestigung einer Zylinderlaufbuchse grundsätzlich Vorteile bietet, jedoch insbesondere hinsichtlich der Kühlung und des Kraftflusses verbesserungswürdig ist.
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Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass die Kühlung des Zylinders einen relativ hohen konstruktiven Aufwand erfordert, insbesondere weil sowohl die Zylinderlaufbuchse als auch der Zylinderkopf separat gekühlt werden müssen.
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Die Erfindung hat erkannt, dass durch das Kombinieren beider Kühlräume die Kühlung des Zylinders verbessert werden kann. Insbesondere entsteht durch ein Kombinieren der Vorteil, dass mindestens eine Dichtung eingespart werden kann. Dadurch nämlich, dass Zylinderlaufbuchse und Zylinderkopf gemäß dem Konzept der Erfindung von einem gemeinsamen Kühlraum umgeben sind, wird keine Dichtung insbesondere zum Trennen beider vormals separaten Kühlräume benötigt.
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Das Konzept bietet vorzugsweise die Basis für eine verbesserte Zylinderkühlung, da sie erkannt hat, dass sich durch ein Kombinieren der Kühlräume die Anzahl und oder die Komplexität der Kühlkanäle, insbesondere im Kurbelgehäuse, vorteilhaft verringert. Dies ist der Fall, weil gemäß dem Konzept der Erfindung nunmehr nur ein gemeinsamer Kühlraum, anstatt zwei separater Kühlräume, versorgt werden muss. Insbesondere entfallen durch einen Kühlraum gemäß der Erfindung vorteilhaft Bearbeitungsschritte bei der Herstellung des Kurbelgehäuses, insbesondere maschinelle Bearbeitungsschritte zur Oberflächenbearbeitung der Oberflächen des Kühlraumes. Weiterhin führt das Kombinieren von Kühlräumen zu einem gemeinsamen Kühlraum gemäß dem Konzept der Erfindung zu dem Vorteil, dass zum Erzielen der gleichen oder einer vergleichbaren Kühlleistung weniger Förderleistung für das Kühlmedium bereitstehen muss, und somit eine Pumpe mit geringerer Leistung ausreicht. Hierdurch kann eine kleinere und leichtere Pumpe zum Erzielen der Kühlleistung eingesetzt werden, was wiederum zu konstruktiven Vorteilen führt.
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Schließlich führt die ausschließlich radiale Abdichtung des gemeinsamen Kühlraums zu dem Vorteil, dass die Dichtungen von Zylinderlaufbuchse und Zylinderkopf praktisch formschlüssig in der Kammerwand des Kurbelgehäuses gehalten werden und somit praktisch keine Relativbewegungen zwischen dem Kurbelgehäuse und Zylinderkopf auftreten. Hierdurch wird der Verschleiß, insbesondere der Dichtungen, vorteilhaft reduziert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Buchsen-Zentrierbund einen tangential umlaufenden, in radialer Richtung gegen die Kammerwand abdichtenden Buchsen-Dichtring aufweist. Mittels eines derartigen Dichtringes kann eine Abdichtung des Kühlraums gegenüber dem Zylinderinnenraum erfolgen. Auf diese Weise wird vorteilhaft verhindert, dass Kühlmittel aus dem Kühlraum in den Innenbereich des Kurbelgehäuses dringen kann.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Kopf-Zentrierbund einen tangential umlaufenden, in radialer Richtung gegen die Kammerwand abdichtenden Kopf-Dichtring aufweist. Mittels eines derartigen Kopf-Dichtringes kann eine Abdichtung des Kühlraums gegenüber dem Bereich außerhalb des Kurbelgehäuses, insbesondere dem Bereich oberhalb des Kurbelgehäuses, erfolgen. Auf diese Weise wird vorteilhaft verhindert, dass Kühlmittel aus dem Kühlraum ausdringen kann, insbesondere in den Bereich oberhalb des Kurbelgehäuses.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der Buchsenabschlussebene eine Brennraumdichtung angeordnet ist, die zwischen dem Zylinderkopf und der Zylinderlaufbuchse axial gehalten wird. Dies kann insbesondere konkret beinhalten, dass der Übergang zwischen Zylinderlaufbuchse und Zylinderkopf durch eine Brennraumdichtung fluiddicht, insbesondere gasdicht abgedichtet wird. Besonders bevorzugt ist die Brennraumdichtung auf einer Dichtungsstufe, insbesondere in der Zylinderlaufbuchse, angeordnet, durch welche sie formschlüssig radial fixiert wird. In dem weiter der Zylinderkopf auf dem Kurbelgehäuse fixiert wird und somit eine in axialer Richtung wirkende Haltekraft auf die Zylinderlaufbuchse ausübt, wird die Brennraumdichtung auch axial fixiert. Somit wird der Brennraum gegenüber der Umwelt, insbesondere gegenüber dem Kühlraum, abgedichtet.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Brennraumdichtung radial in den Kühlraum erstreckt. Dies kann insbesondere beinhalten, dass sich die Brennraumdichtung radial teilweise oder vollständig, tangential vollständig umlaufend oder segmentweise unterbrochen, in den Kühlraum erstreckt. Somit wird eine Gesamtmantelfläche, welche aus den beiden Mantelflächen von dem Senkabschnitt des Zylinderkopfes und der Zylinderlaufbuchse gebildet wird, in radialer Richtung überschritten. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Strömung eines Kühlmediums entsprechend konstruktiver Anforderungen beeinflusst werden. Beispielsweise kann durch ein flächenmäßig relativ großes radiales Erstrecken der Brennraumdichtung in den Kühlraum eine relativ starke Trennung des Kühlmediums zwischen einem oberen Teil und einem unteren Teil des Kühlraums erreicht werden. Auch spielt es bei der Einstellung eines gewünschten Kühlverhaltens eine Rolle, an welcher Stelle, insbesondere relativ zur Position der Brennraumdichtung, das Kühlmittel in den Kühlraum geleitet wird. Insbesondere ist es denkbar, dass insbesondere aus Gründen einer einfachen Konstruktion, lediglich eine Öffnung für den Zufluss des Mediums vorgesehen ist. In diesem Falle kann sich diese Öffnung oberhalb oder unterhalb der Brennraumdichtung befinden, oder auf Höhe der Brennraumdichtung, so dass ein Teil des Kühlmediums in den oberen Teil des Kühlraums und ein Teil des Kühlmediums in den unteren Teil des Kühlraums fließt. Je größer der flächenmäßige Anteil des Öffnungsquerschnitts ist, der oberhalb der Brennraumdichtung liegt, desto größer ist folglich der Anteil des in den oberen Teil des Kühlraums fließenden Kühlmediums und somit die Kühlwirkung in dem oberen Teil des Kühlraums.
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Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Buchsen-Versatz zwischen 20 mm und 80 mm, bevorzugt zwischen 40 mm und 60 mm, besonders bevorzugt 50 mm, beträgt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Zylinderkopf einen Senkabschnitt aufweist, der sich in den Zylinderinnenraum erstreckt. Dies bedeutet konkret, dass sich der Zylinderkopf bis in einen Bereich erstreckt, der unterhalb der Innenraumabschlussebene und somit innerhalb des Zylinderinnenraums liegt. Dies kann insbesondere zu dem Vorteil führen, dass die Zylinderlaufbuchse radial formschlüssig fixiert und durch den Zylinderkopf lediglich axial fixiert wird. Dies führt zu einem optimalen Kraftfluss, der insbesondere durch das Anziehmoment der Zylinderkopfschrauben beeinflusst werden kann.
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Eine derartige Befestigung der Zylinderlaufbuchse vermeidet vorteilhaft - im Gegensatz zu herkömmlichen, hängend an einem obenliegenden Flansch befestigten Zylinderlaufbuchsen - Relativbewegungen zwischen der durch Kolben- und Verbrennungskräfte geringfügig bewegten Zylinderlaufbuchse auf der einen Seite und sowohl dem Zylinderkopf als auch dem Kurbelgehäuse auf der andere Seite. Somit wird vorteilhaft eine erhöhte Abnutzung von Teilen, insbesondere von Dichtungen, vermieden.
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Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe auch auf eine Brennkraftmaschine mit dem Motor aufweisend mindestens einen Zylinder gemäß dem Konzept der Erfindung und eine Einrichtung zum Kühlen des mindestens einen Zylinders. Bei dem Motor werden die Vorteile des Zylinders vorteilhaft genutzt. Dies betrifft insbesondere die Vorteile hinsichtlich der Kühlung, insbesondere die Vorteile hinsichtlich der verbesserten Leistung der Kühlung, d.h. der effizienteren Kühlung, des verringerten Verschleißes, und der geringeren Komplexität der Kühlung und den damit verbundenen Vorteilen bei Herstellung und Wartung des Motors.
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Bei der Brennkraftmaschine werden die Vorteile der Erfindung analog zu dem Zylinder und dem Motor vorteilhaft genutzt. Insbesondere die verbesserte Effizienz der Kühlung kann bei der Brennkraftmaschine vorteilhaft genutzt werden, da eine Einrichtung zum Kühlen der Zylinder, insbesondere eine Wasserpumpe, vorteilhaft kleiner ausgelegt werden kann und sich somit Vorteile in Bezug auf das Gewicht und den benötigten Bauraum ergeben.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
- 1 Eine bevorzugte Ausführungsform eines Zylinders gemäß dem Konzept der Erfindung,
- 2 eine Einbausituation eines Zylinders gemäß dem Konzept der Erfindung in einem Kurbelgehäuse,
- 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Zylinders gemäß dem Konzept der Erfindung
- 4 eine perspektivische Schnittansicht der ersten Ausführungsform eines Zylinders gemäß dem Konzept der Erfindung.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Zylinders Z gemäß dem Konzept der Erfindung. Zu sehen ist ein Ausschnitt eines Zylinders Z eines Motors 300. Dieser Motor kann insbesondere Teil einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine 400 sein. In einem - hier der Übersichtlichkeit halber nur ausschnittsweise dargestellten - Kurbelgehäuse 410 ist ein Zylinderinnenraum 420 angeordnet. Dieser Zylinderinnenraum 420 weist eine Kammerwand 422 auf, die die innere Mantelfläche des Zylinderinnenraums 420 zwischen einer - den oberen Abschluss des Kurbelgehäuses 410 bildenden - Innenraumabschlussebene 421 und einer radial in den Zylinderinnenraum 420 vorstehenden Buchsen-Aufnahmefläche 423 bildet.
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Innerhalb des Zylinderinnenraums 420 ist eine Zylinderlaufbuchse 440 angeordnet derart, dass sie über einen tangential umlaufenden, sich radial nach außen erstreckenden Buchsen-Zentrierbund 441 auf der Buchsen-Aufnahmefläche 423 gehalten wird. Der Bund-Abstand BA beschreibt dabei den axialen Abstand, d.h. den Abstand entlang einer Zylinderachse ZA, zwischen der Buchsenabschlussebene 442 und der unteren Auflagefläche des Buchsen-Zentrierbundes 441. Die Zylinderlaufbuchse 440 weist in ihrem Inneren einen praktisch zylindrisch ausgebildeten Brennraum 460 auf. Außen weist die Zylinderlaufbuchse 440 eine Buchsen-Mantelfläche 443 auf, die sich zwischen dem Buchsen-Zentrierbund 441 und einer den oberen Abschluss der Zylinderlaufbuchse 440 bildenden Buchsenabschlussebene 442 erstreckt.
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Oberhalb der Zylinderlaufbuchse 440 ist ein Zylinderkopf 430 angeordnet. Dieser weist einen oberen Kopfabschnitt 435 und einen sich direkt unterhalb an diesen anschließenden und koaxial zu diesem angeordneten Senkabschnitt 436 auf. Der Senkabschnitt 436 weist dabei einen kleineren Durchmesser auf als der Kopfabschnitt 430 und kann somit in den Zylinderinnenraum 420 geführt werden.
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Am oberen Ende des Senkabschnitts 436, d.h. am Übergang zum Kopfabschnitt 435, weist der Senkabschnitt 436 einen tangential umlaufenden und sich radial nach außen erstreckenden Kopf-Zentrierbund 431 auf, mittels dessen der Zylinderkopf 430 radial innerhalb des Zylinderinnenraumes 420 fixiert wird. Unterhalb des Kopf-Zentrierbund des 431 erstreckt sich bis zum unteren Abschluss des Senkabschnitts 436, und somit bis zum unteren Abschluss des Zylinderkopfes 430, eine Kopf-Mantelfläche 433. Der Zylinderkopf 430 wird mittels hier nicht dargestellter Befestigungsmittel, insbesondere Zylinderkopfschrauben, mit dem Kurbelgehäuse 410 verbunden. Ein Buchsen-Versatz BV beschreibt die axiale Länge des Senkabschnittes 436 und somit den axialen Versatz der Zylinderlaufbuchse 440 unterhalb der Innenraumabschlussebene 421. Vorliegend beträgt der Buchsen-Versatz BV 50 mm.
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Durch die Befestigung des Zylinderkopfes 430 auf dem Kurbelgehäuse 410 wird eine Haltekraft H in axialer Richtung auf die Zylinderlaufbuchse 440 ausgeübt. Auf diese Weise wird die Zylinderlaufbuchse 440 gegen die Buchsen-Aufnahmefläche 423 gedrückt und somit axial fixiert. Dabei ist vorliegend zwischen der Zylinderlaufbuchse 440 und dem Zylinderkopf 430 eine Brennraumdichtung 462 angeordnet. Dieser Brennraumdichtung 462 wird ebenfalls durch die Haltekraft H auf einer Dichtungsstufe 445 der Zylinderlaufbuchse 440 in Position gehalten und dichtet den Brennraum 460 ab.
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Gemäß dem Konzept der Erfindung bildet sich zwischen der Kammerwand 422 des Zylinderinnenraums 420 und einer Gesamtmantelfläche 453, welche sich vorliegend aus der Kopf-Mantelfläche 423 und der unmittelbar angrenzenden Buchsen-Mantelfläche 443 ergibt, ein gemeinsamer Kühlraum 450 aus. Der Kühlraum 450 wird auf der Seite des Zylinderkopfes 430 durch einen Kopf-Dichtring 434 und auf der Seite der Zylinderlaufbuchse 440 durch einen Buchsen-Dichtring 444 abgedichtet. Weiterhin dichtet die zwischen dem Zylinderkopf 430 und der Zylinderlaufbuchse 440 angeordnete Brennraumdichtung 462 den Kühlraum 450 von dem Brennraum 460 ab. Nach Bedarf können, insbesondere zu Erhöhung der Dichtwirkung, zusätzliche Dichtringe vorgesehen werden. Insbesondere können dies ebenfalls ein oder mehrere Radial-Dichtringe sein, die insbesondere axial beabstandet über- oder unterhalb des bereits vorhandenen, hier gezeigten Kopf-Dichtrings 434 und/oder über- oder unterhalb des Buchsen-Dichtrings 444 angeordnet sind. Der oberhalb der Brennraumdichtung 462 angeordnete Teil des Kühlraums 450 wird als oberer Teil 451 des Kühlraums 450 bezeichnet. Der unterhalb der Brennraumdichtung 462 angeordnete Teil des Kühlraums 450 wird als unterer Teil 452 des Kühlraums 450 bezeichnet.
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Dieser gemeinsame Kühlraum 450 kann von einem Kühlmedium K durchströmt werden, welches folglich mit beiden Mantelflächen, nämlich der Kopf-Mantelfläche 433 und der Buchsen-Mantelfläche 443, in Berührung kommen kann. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass sowohl der Zylinderkopf 430 als auch die Zylinderlaufbuchse 440 durch den gemeinsamen Kühlraum 450 gekühlt werden können. Hierbei ist der Kühlraum 450 relativ nah am Brennraum 460, indem ein Großteil der Wärme entsteht, angeordnet. Somit kann die insbesondere durch Verbrennung und Reibung entstehende Wärme effektiv abgeführt werden.
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Durch Vergrößerung der Buchsen-Mantelfläche 443 relativ zur Kopf-Mantelfläche 433 kann die Kühlleistung an der Zylinderlaufbuchse 440 im Vergleich zum Zylinderkopf 430 erhöht werden. Hierdurch vergrößert sich der Bund-Abstand BA relativ zu dem Buchsen-Versatz BV. Umgekehrt kann genauso durch eine Verkleinerung der Buchsen-Mantelfläche 443 relativ zur Kopf-Mantelfläche 433 die Kühlleistung an der Zylinderlaufbuchse 440 verringert, und somit, relativ betrachtet, die Kühlleistung an dem Zylinderkopf 430 erhöht werden. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Kühlleistung, insbesondere der Ort der Kühlwirkung, durch entsprechende Auslegung eingestellt werden.
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Weiterhin sind in 1 eine erste Drossel 480 und eine zweite Drossel 482 dargestellt, mittels welcher das Zuführen des Kühlmediums K variiert werden kann, um die Kühlleistung zu verbessern, insbesondere eine Kühlleistung in geregelter oder gesteuerter Weise an einen aktuellen Bedarf anzupassen. Mittels einer oder mehrerer Drosseln 480, 482 kann in bevorzugten Ausführungsformen die Kühlleistung variiert werden.
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Zusätzlich oder alternativ können bevorzugte Ausführungsformen Kühlkanalstrukturen KS aufweisen. Mit Hilfe derartiger Kühlkanalstrukturen KS, die insbesondere an der Oberfläche des Kurbelgehäuses 410 gebildet sein können, kann das Kühlmedium K zur Kühlung - insbesondere zum Kühlen eines innerhalb des Zylinders Z bewegbaren Kolbens - geführt werden.
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Die Kühlkanalstrukturen KS können, wie in 1 beispielhaft gezeigt, insbesondere entlang der Zylinderlaufbuchse 440 in unterschiedlichen Strömungsrichtungen geführt werden, um so die Kühlleistung zu verbessern. Somit können Kühlkanalstrukturen KS vorteilhaft durch grabenartige Oberflächestrukturen gebildet werden. Inbesondere können die Kühlkanalstrukturen KS beim Zusammenfügen mehrerer Bauteile --insbesondere beim Zusammenfügen der Zylinderlaufbuchse 440 und dem Kurbelgehäuse 410 und/oder beim Zusammenfügen des Zylinderkopfes 430 und dem Kurbelgehäuse 410-- einen geschlossenen Kanal ergeben.
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Auch ist es möglich, Kühlkanalstrukturen KS derart auszubilden, dass sie sich in der Form einer Bohrung oder dergleichen geschlossenen Kanalstruktur durch ein Bauteil erstrecken. Dies ist vorliegend durch eine erste radiale Kühlkanalstruktur KSR1 im Kurbelgehäuse 410 sowie eine zweite und dritte radiale Kühlkanalstruktur KSR2, KSR3 im Zylinderkopf 430 realisiert.
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Es ist auch möglich, dass die radialen Kühlkanalstrukturen KSR1-3 neben der radialen Orientierung alternativ oder zusätzlich eine andere Orientierung, insbesondere eine tangentiale und/oder axiale Orientierung, aufweisen. Vorliegend ist beispielhaft eine im Kurbelgehäuse 410 angeordnete axiale Kühlkanalstruktur KSA gezeigt.
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2 zeigt eine Einbausituation eines Zylinders Z gemäß dem Konzept der Erfindung in einem Kurbelgehäuse 410 eines Motors 300. Da die Darstellung Kolben, Pleuel, Kurbelwelle, Ventile und weitere wesentliche Bestandteile des Motors 300 nicht zeigt, ist der Motor 300 nicht vollständig dargestellt; zur Verdeutlichung wesentlicher Aspekte des Konzepts der Erfindung reicht diese Darstellung jedoch aus. Bei dem Motor 300 handelt es sich vorliegend um einen V-Motor, d.h. zwei Zylinderbänke 411, 412 sind in einem Winkel zueinander angeordnet. Vorliegend beträgt dieser Winkel, der auch Bankwinkel genannt wird, 90°. Zum Zwecke der Verdeutlichung zeigt die Schnittdarstellung auf der linken Seite, in der ersten Zylinderbank 411, lediglich einen leeren Zylinderinnenraum 420'. Auf der rechten Seite, in der zweiten Zylinderbank 412, ist ein Zylinder im montierten Zustand gezeigt. Eine Zylinderlaufbuchse 440 ist hierzu in einen Zylinderinnenraum 420 eingesetzt und mittels eines darauf aufgesetzten Zylinderkopfes 430 über hier nicht dargestellte Schrauben fixiert. Zylinderlaufbuchse 440 und Zylinderkopf 430 bilden somit einen Brennraum 460, innerhalb dessen ein hier nicht dargestellter Kolben bewegt werden kann.
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3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Zylinders Z' gemäß dem Konzept der Erfindung. Der wesentliche Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass zwischen Zylinderkopf 430 und Zylinderlaufbuchse 440 eine Brennraumdichtung 462' angeordnet ist, die sich nicht in radialer Richtung über eine Gesamtmantelfläche 453' hinausgehend in einen Kühlraum 450' erstreckt. D.h., die Brennraumdichtung 462' schließt bündig mit der Gesamtmantelfläche 453' ab. Hierdurch kann sich ein Kühlmediumstrom K' im Kühlraum 450' an der Brennraumdichtung 462' vorbeibewegen, ohne von dieser wesentlich beeinflusst zu werden. Durch eine Veränderung der Brennraumdichtung 462', insbesondere die radiale Ausdehnung der Brennraumdichtung 462', können somit die Strömungseigenschaften des Kühlmediumstroms K' gezielt beeinflusst werden. Insbesondere eine teilweise oder vollständige Trennung zwischen einem oberen, zum Zylinderkopf 430 gehörigen Teil 451' des Kühlraums 450' und einem unteren, zur Zylinderlaufbuchse 440 gehörenden Teil 452' des Kühlraums 450 kann somit nach Bedarf erfolgen.
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4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht der ersten Ausführungsform eines Zylinders Z gemäß dem Konzept der Erfindung. Bei dieser Darstellung ist der Zylinder Z in einer durch die Zylinderachse ZA verlaufende Ebene geschnitten, sodass der Brennraum 460 sichtbar wird, der von der Zylinderlaufbuchse 440 und dem darauf aufgesetzten Zylinderkopf 430 gebildet wird. Ebenfalls sichtbar ist der Kühlraum 450, der zwischen Kurbelgehäuse 410 und der von der Zylinderlaufbuchse 440 und dem Zylinderkopf 430 gebildeten Gesamtmantelfläche 453 gebildet wird. Vorliegend ist in der axialen Grenzzone zwischen Zylinderlaufbuchse 440 und Zylinderkopf 430 eine Brennraumdichtung 462 angeordnet welche sich radial nach außen, über die Gesamtmantelfläche 453 hinaus, in den Kühlraum 450 erstreckt.
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Des Weiteren ist in der Darstellung sichtbar, dass der Zylinderkopf 430, insbesondere zum Aufbringen einer Haltekraft H über vier Zylinderkopfschrauben 463.1, 463.2, 463.3 und 463.4, von denen hier aufgrund der Schnittdarstellung lediglich zwei Zylinderkopfschrauben 463.1, 463.2 gezeigt sind, an dem Kurbelgehäuse 410 befestigt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 300
- Motor
- 400
- Brennkraftmaschine
- 410
- Kurbelgehäuse
- 411
- Erste Zylinderbank, linke Zylinderbank
- 412
- Zweite Zylinderbank, rechte Zylinderbank
- 420, 420'
- Zylinderinnenraum
- 421
- Innenraumabschlussebene
- 422
- Kammerwand
- 423
- Buchsen-Aufnahmefläche
- 430
- Zylinderkopf
- 431
- Kopf-Zentrierbund
- 433
- Kopf-Mantelfläche
- 434
- Kopf-Dichtring
- 435
- Kopfabschnitt
- 436
- Senkabschnitt
- 440
- Zylinderlaufbuchse
- 441
- Buchsen-Zentrierbund
- 442
- Buchsenabschlussebene
- 443
- Buchsen-Mantelfläche
- 444
- Buchsen-Dichtring
- 445
- Dichtungsstufe
- 450, 450'
- Kühlraum
- 451, 451'
- Oberer Teil des Kühlraums
- 452, 452'
- Untere Teil des Kühlraums
- 453, 453'
- Gesamtmantelfläche
- 460
- Brennraum
- 462, 462'
- Brennraumdichtung
- 463.1-4
- Zylinderkopfschrauben
- 480
- Erste Drossel
- 482
- Zweite Drossel
- BA
- Bund-Abstand
- BV
- Buchsen-Versatz
- H
- Haltekraft
- K, K'
- Kühlmedium
- KS
- Kühlkanalstruktur
- KSA
- Axiale Kühlkanalstruktur
- KSR1-3
- Erste bis dritte Kühlkanalstruktur
- Z, Z'
- Zylinder
- ZA
- Zylinderachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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